Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Исследование и прогноз почвенных процессов при поэтапной системе освоения сильнозасоленных гипсоносных почв юго-восточной части Голодной степи

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Исследование и прогноз почвенных процессов при поэтапной системе освоения сильнозасоленных гипсоносных почв юго-восточной части Голодной степи"

а **

1 ° МИНИСТЕРСТВО МЕЛИОРАЦИИ И ВОДНОГО ХОЗЯЙСТВА РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

ТАШШТСКИЙ ОРД5Ж ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ШСТИТУТ ИНлЕНЕГОВ ИРРИГАЦИИ I! МЕХАНИЗАЦИИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

На правах рукопиои КАРИМОВ ХАМ1Щ1АЗИР ХЛОТОЕ11Ч

УД( 631.445.52:631.61

ИССЛКШВАШЯЗ И ПРОГНОЗ ПОЧВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ПОЭТАПНОЙ СИСТЕМЕ ОСВОЕНИЯ СИЛЬНОЗАСО-ЛЕННЫХ ГШСОНОСНЫХ ПОЧВ ЮГО-ВОСТОЧНОЙ ЧАСТИ ГОЛОДНОЙ СТЕПИ

Специальность 06.01.02 - мелиорация и оросаемое

земледелие

АВТОРЕФЕРАТ дкосертации га соискание ученой степени кандидата технических наук

Т.'.'".;'0!:т 100 3

- Работа выполнена в Научно-производственном объединении САНИИРИ (НПО С/ДИйРИ).

Научный руководитель -заслуженный деятель науки

Республики Каргколтшкстан, доктор ГОЛЬСКОХОЗЯЙСТБСИКиХ наук, профессор А.Р.Раказанов

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор А.А.Гочинский

- иаадядат геолого-минерадоги-чеекпх наук, зав.отделом дреиаха В.Г.Насонов

Ведущая организация - кафедра "Сельхозкелиорации"

Ташкентского Государственного Аграрного Университета

Защита диссертации состоится " 2 " июля 1903 г> в V час. на заседании специализированного Совета Д 120.06.21 при Ташкентском ордена Тр\ ,г.гаого Красного Знамени института инженеров ирригации и механизации сельского хозяйства по адресу: 700000, Ташкент, ул. Кары-Нияэи, 39, ТИИИМСХ, секретарю специализированного Совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке.

Автореферат разослан- "2- " ип-омя 1993 г.

Учоннй секретарь специализированного Совета

д.т.н.профессор М.Р.Бакиев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы . При освоении целинных земель л 70е года в оросенпе били вовлечены земли с неблагоприятными свойствами (засоленные, гипсировашше, слабоводопроницаемые), обладающие низким плодородием. Такие земли почтя повсеместно расположена в' Мехнатабадском районе Сырдарьинской области на площади 23,0 тис.га (совхозы Янгиер, 2, 3, 3°, 8, 83). В указанных хозяйствах урскзГшость хлопчатника в первые годы освоения составляла не более 5...7 ц/га и до настоящего времени, несмотря на большие кппиталовлокепия б освоение и осуцсствлгнив комплекса ослоктслышх мероприятий, не превышает 14...16 ц/го.

В отой зоне проведено большое количество исследований, на-праллетшх па повгляешю промываомости трудноиелиорируемых земель и их продуктивности с помощью агромелиоративных приемов: рихленио, внесение химмелиорантов (навоза, лигнина), указывавших из их высокую эффективность. Однако, опубликовашше результаты исследований в основном освещают эффективность рассоления указанных почв промывками, сведения о солевом режиме и полученном урожае (в течение 1...2 лет) под влиянием мелиорантов. Опыт освоения гипсоноснвх труднемеллорируемых земель может бить, в значительней мере, пополнен результатами многолетних исследований об изменении химических свойств почв после освоения, которые позволят прогнозировать физико-химические процесса и назначать последующие мероприятия по позышеиию продуктивности с учетом генетических особенностей гипсовых слоев, почвенно-ыеля-оративных факторов: сложение почвенного профиля, послопромьтно-, го засоления почв.

Поль гяботн - на основе многолетнего изучения изменений физико-химических свойств гипссносных почв с различной степенью сложности в освоении, при поэтапной системе:

- £ -

1. Установить:

а) закономерности формирования, изменения и влияния гипсовых прослоек на продуктивность почв;

б) взаимосвязь солевого режима с другими физико-химическими процессами (изменениями почвенно-поглощавдего комплекса, содержания карбонатов);

в) закономерности изменения питательного рекима почв.

2. Последовать возможность прогнозирования качественного состава почвенных растворов в засаленных гипсоносных почвах расчетным методом, по данным водных вытяжек, с учетом физико-химических процессов при различном увлажнении.

3. Разработать оптимальную схему рыхления типсонооных почв на основе физического моделирования притока води к дренам.

Объект исследований. Засаленные сероземно-луговно гинсо-' носине почвы Юго-Восточной части Голодной степи (совхоз "Пах-такср", Мехнатабадский район Сцрдарышской области).

-Научная новизна работы состоит в том, что впервые для по. этапной системы освоения трудномелиорируемых серозешю-луговых гипсоиосшх почв:

- установлена возможность прогнозирования физико-химических и агрохимических изменений;

- рекомендована оптимальная схема рыхления.

Практическая ценность работы и реализация результатов ио-следованвй. Получение результаты могу? быть использованы в-проектах малиорэтивного улучшения земель в аналогичных условиях, при качествэнной оценка (бонитировке) засоленных гипсиро-вагашх почв. Результата прогноза качественного состава могут ■ быть использованы пря корректировке реавмов орошения идентичных почв. ■ -

Осковнне положения. предъявляемое к зипитв: особенности изменения свойств гнпооносиых почы при их поэтапном освоении;

оптимальная схема рнхления гипсоносннх почв; прогноз изменения кэчествешюго состава порового раствора при различном засоления и увлажнении гипсоиосшх почв.

Апробация работ;;. Результаты исследований в вида ежегодных научно-технических отчетов обсуждались и были одобрены на заседании Ученого Совета секции мелиорации и водосберегащих тох-юлогий CAKJSIPH, доложены на: Г/ конференции колодах ученых, г. Пушило, .1988 г.; конференции "Вопроси рационального использо-зания зодшге ресурсов, г. Джамбул, 1990 г.; конференции "Экологические аспекты использования и охраны почвенных ресурсов и жружоющей среди в условиях интенсивной химизации", г. Кивк-(ев„ 1990 г.; конференции "Плодородие почв в интенсивном земледелии", г. Минск, 1391 г.; конференции "Экологические проблема ¡сиользовмшя почвонлих ресурсов и пояюошш их пронзводитель-юсти", г. Минск, 1991 г.; научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава ТИШ4МСХ, 1992 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 работ. Обър.у и стп7ктуря глботк. Диссертация состоит из введения, [яти глав, выводоз, списка литература из 155 наименований. Ро-!ота изложено на 136 страницах мзшкопяеного текста, имеет :9 таблиц, 2-1 рисунка.

Автор выражает глубокуи благодарность кандидату гоолого-инералогичеоккх наук Сорокиной H.A., гэвдидату сельснохозяйсТ-ешшх паук Широковой Е.И., кандидатам технических наук Соко-еико Э.Л., Зелячснко E.H., научным сотрудником лаборатория Почвенных исолс;;'Т)ПннЯ и проминок", Тидрогеолого-мелиоратв»-их прогнозов" за ценя«» сойот» я консультации в процессе под-

готовки настоящей диссертационной работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосноваш актуальность, научная новизна рабо-. *зд и связь ее с заданиями Министерства мелиорации и водного хозяйства Республики Узбекистан, определены цель работы я задачи, исследований, сформулированы основные положения,' выносимые на защиту.

В первой главе на основании обзора существующих научных ^взглядов и концепций дан анализ состояния изученности приемов .мелиорация слабопроницаемых засоленных почв (Костяков, 1960; Аверьянов, 1978; Астапов, 1943; Рабочев, 1953; Валобуоа, 1948, 1959; Легостаов, 1959; Ковда, 1960; Поник, 1968; Варунцян, 1969; Нерозин, 1974; Мишкина, 1978; Айдаров, 1979; Беспалов, 1981; Рамазэнов, Якубо?, 1988 и другие).

По сложности освоения и промываеыости все мелиорируемые земли делятся на три категории: легкие, средние и тяжелые. Мелиорация тяжелых слабопроницаемых засоленных почв затруднител! на и решаотся разными путями. Она в основном направлена на увс личение фильтрационных свойств почвогрунтов и усиление отвода промывной воды. При мелиорации этих почв применяются специальные приемы повышения ее эффективности: физико-механические, химичеокие, биологические и гидротехнические.

В системе поатапного освоения трудншзлиорируекых земель разработанной специалистами САШШРИ я института Средазгипро-водалонок (Сафонов, Паренчик, Раказанов и др., 1980), первым этепом мелиорации являетоя промывка почв нормой не более 10000 ы3/га. Второй зтап - посев соответствующего набора кул5 тур-освоитедей для закрепления рассоляющего эффекта промывки, а также агротехнические в мелиоративные мероприятия по восст, новленлю и созданию почвенного плодородия. Изучение влияния

- о -

данной системы освоения на физико-химические и агрохимические процессы в почвах в период времени 5...6 лет с целью их прогнозирования в аналогичных условиях и обоснования проектных решений обусловило необходимость постановки исследований го теме диссертации.

Во второй главе описываются условия и методика проведения исследований. Южная часть Голодной степи представлена зоной подпора и выклинивания грунтовых бод с устойчиво неглубоким

.7

залеганием; золой общего затруднительного притока и оттока грунтовых вод. В почленно-мелиоративном отношении эта территория представляет сэзово-солончаковую зону с УГВ 1,5...4,5 м и развитием солончаков, солончаковых и солончзновзтых луговых, сероземно-лугових и лугово-сероземных почв. В исходном состояния грунтовые воды залегали на глубине'5...20 м и более. Минерализо-' ция верхнего слоя грунтовых вод составляла 15...20-'55...80 г/л по плотному остатку, коэффициент фильтрации комплекса переметающихся грунтов на глубине 10 м составляет 0,07...0,1 м/сут. Содержание перегноя колебнется от 2,0...2,2 $ в дернине до 0,3 % п слое 40...60 см. Емкость поглощения почвы равна 13,5 кг-экв в тяжелосуглинистых, до 7 мг-экв и нижо - в супесчаных. В условиях отсутствия засоления в почвенном поглощающем комплексе про-, обладает кальций, а с повышением засоления, возрастает присутствие натрия и магния. Солонцеватость, пратолящояся в побыеонпом содержаний обменного натрия (до 40 % от суммы) офеморнэ, т.е. быстро исчезает при орошения за счет вытеснения натрия - кальцием. Оспошшм источником является гипс, содержание которого в исследуемых почвах достигает в некоторых горизонтах 53 % й массе.

Исследовпш.ч, проводились ¡га территории совхоза "Похтакор" ;«'ех;ттг!!>дского рлй-лм Сирл-'-ТЬ^иснсГ: области с 108-1 по 1951 гг.

на опытно-производственном участке (011У) расположенном в южной части хозяйства площадью 25 га, гдо построен закрытый дренаж глубиной 3,0...3,5 м с междрешшм расстоянием 80 м.

На основе предварительного почвенного обследования на ОИУ было выделено три варианта по степени сложности освоения: сложные (I вариант), средней сложности (П вариант), несложные (Ш вариант).. Основным критерием оценки являлся механический со-• став, формы и степень загипсовэниости зоны аэрации.

■ Полевые и лабораторные исследования проводились по методике НПО САНИИРИ, СоюзНШШ, используемых при решении аналогичных задач. Фенологические наблюдения проведены по методике СоюзНИХН. Моделирование движения влаги при промывках на фоне глубокого рыхления выполнено методом решения задач па ЯМ Буоэ~?0. Моделирование ионо-солевого комплекса выполнено в Казахском 1Ш Почзо-ведения на ЭКЛ. Статистическая обработка полученных результатов выполнена на микрокалькуляторе МК-61.

В третьей главе раскрыты закономерности химико-физических и агрохимических процессов под влиянием поэтапной системы освоения.

Наблюдения показали, что под влиянием промывки нормой 5200 м3/га на фоне рыхления и внесения навоза наименьшее количество солей вынесено на варианте "сложные". Из толщи 0...Ю0 см вынесено 40,5 % хлор-иона и 26,7 % токсичных напей по сравнению с исходным содержанием. На втором варианте количество Бынасимах из промываемой толщи хлор-иона и токсичных солей составило 60,7 % и 61,4 %, ,а на третьем варианте - 55,7 % и 41,7 % (табл.1).

Почва "сложного" варианта обладают меньшей прсмываемостьы, вымыв ионов хлора и натрия на нем составил соответственно 40,5 и 60,1 % от исходного, а остаточное засоление по этим ионам было выше, чем на других вариантах опыта. Различая в исходном за-

- у -

Таблица I

Изменение содержания ионов натрия я хлора в метровой то'лщо почв при промывке

Зарианты! Хлор, % к массе ! Натрий, мг-экв, 100 г

! До ¡Вынесено. %1 До ! Вынесено, %

! после !промнв:<и ! к исходному! после ! ¡промывки !к исходному

I 0.138 0,082 40,5 ЬШ о.ио 60,1

п 0,07 60,7 0.106 76,1

Ш алгй 0,06 65,7 0,045 73,4

солонии почв и последующие годы освоения по вариантам опыта определяют состав поглощенных оснований почвы. Но начало освоения : (1985 г.) емкость обмена по вариантам опыта составила: I вариант - 6,732; П вариант - 6,063; Ш вариант - 7,052 мг/окв на , 100 г почгы. В почвенно-поглощаплем комплексе (1ПТК) дсшл катиона /^а-'составляла 36,6 % от суммы на первом варианте, 30,2 % -на втором и 34,7 % - на третьем варианте опыта. Содержание катиона Со.1" по вариантам опыта составляло 26,7; 30,3; 32,8 %, а катиона м^*' - 33,9; 36,2 и 23,1 соответственно.

В процессе освоения я сельскохозяйственного использования земель происходит снижение засоления почвы, сопровоздоемоо замещением катиона Л* в 1Ш1С на Со.1'. Содержание катиона мз'"'и ^' существешшх изменений не претерпевают (Рис. I ). За период 1985...1591 гг. емкость обмена уменьшилась нз 20,8 % - первом; 26,3 - втором и 5,5 % - третьем вариантах опыта по сравнению р исходным. 4 I

Исследования особенности формирования гппсиропшшого горизонта (моксвального скопления г;'пса) в почвах различной 'о

сложности остгаотш указывает о влиянии на них уровня грунтос/к

■ Д * Ц . * ^ , -I .1 . - ■ ■ г

.«,< еа. «Л? ' в.9 в*

О- С О Л С >, V« «. г» О .г» О* -» М * й. 1> Л «. А , "!» М НАССК

"РиоЛ Зовксимостй" мёаду содержанием "о'йГешшх катионов ь ГЩК о засолздаеы почв (метровая толща)»

Точки аариавтйр{я я- 1-го; д - 2-го; л - 3

- 9 -

вод и высоты капиллярного поднятия, обусловленной механическим составом почв. При глубине залегания УГВ в 1,5...2,2 м, горизонт максимального скопления гипса находится на глубине 80... ...100 см. Па втором варианте опыта, где грунтовые воды в период вегетации залегали на глубине 180...250 см, горизонт максимального скопления гипса обнаружен в слое 100...120 см от поверхности земли.

Напболсо глубокое залегание гипсированной прослойки отмочено па третьем варианте опыта - в слое 160...180 см. Это обуслов->

лоно таг, что но отом варианте механический состав почвы легкий -«

при сравнительно небольшой высоте капиллярного поднятия и грунтовые поды залегаыт на глубине 240...270 см от поверхности зом-.' ли. Сопоставление характера ргэопределения гипса в почвогрунтох позволило выделить но территории ОПУ три типичных профиля распределения гипса:

а) профиль имеет два максимума - на поверхности почвы и над капиллярной каймой;

б) профиль гипса растянут и не имеет опродолешюй окопцект-• рпрованпой прослойки;

в) максимум содержания гипса находится над капиллярной кайлой, что характерно для орошаемых площадей с устойчиво глубоким залеганием уровня грунтовых вод. Почвы всех трех вариантов опыта сильногипсвропзна с поверхности, имеют мощный гипепровзнный горизонт. Содержзкго гипса в метровой толще варьирует от 16,90 (в И варианте) до

f

53,72 Jí (в I варианта) от массы почвы.

Пестрота содержания и распределения гипса по площади опит-но-произьодстппнного участка сочетается с различными его мор-фологрческйув :г;тэнакоми в гл'/бкну. Сверху гипс, по все?/ сармн-

t0v опытп, пг^дгтяллси млл'о^тмистым, с рязуфзуз кристаллов

- 10 -

до 1...2 мм. Одинаковая картина прослеживается на всех вариантах опита и в горизонтах прилегающих к уровню грунтовых вод. ( Здесь он представлен в виде одиночных крупных кристаллов, с , размерами в гранях до 1,5...2 см, встречаются скопления, так называемые "друзы".

Интенсивное освоение почв опытного участка под посевы сельскохозяйственных культур существекн« повлияло но перераспределение гипса по профилю почвы. В процессе освоения почв происходит вымыв гипса и перемещение его в нижние горизонты.

*

Наибольшее количество гипса из толщи О..ЛОО см вынесено на третьем варианте опыта - 34,2 %. На втором и первом вариантах он соответственно составил 27,8 % я 26,7 % от исходного. Количество вынесенного гипса неравномерно по глубине: в некоторых горизонтах наблюдается его накопление (табл. 2).

Таблица 2

Динамика перераспределения гипса в метровом слое почв, % к массе

Варианты 1Горизонт,! , Годы наблюдений.

СМ ! Т985 ! 1938 ! Т99Т

I 1 0-25 38,22 31,62 33,99

25-50 55,79 43,27 32,20

50-75 63,14 53,79 43,63

75-100 57,76 62,36 47,63

0-100 53,72 47,76 39,37

п 0-25 17,89 6,07 5,86

25-50 20,34 13,67 5,79

; 50-75 22,87 30,58 30,27

75-1С0 17,55 25,08 36,47

0-100 19,66 13,35 19,59

ш : 0-25 27,77 17,11 14.45

25-50 25,99 28,98 12,36

. 50-75 ' 4,86 25,52 21,52

75-100 9,40 : 29,29 24,76

0-100 17,00 25,23 18,37

- il -

*

Сопоставление профилей распределения гипса на целине с профилями их после пяти лет освоения свидетельствуют о снижении его содержания в зоне выше максимума, которое в свою очередь тесно связано с механическим составом профиля.

Почвы опытного участка генетически бедны питательными элементами. Внесение навоза и минеральных удобрений при использовании этих почв в сельскохозяйственном оборотз привело к изменениям в их содержании, в зависимости от исходного содержания РгОг, /J-Ли, и . При исходном содержании Гг0к по вориэнтом в слоо 0...50 см 0,013 (I вар.); 0,199 (П вар.) и 0,IG5?5(Û1 вор.) к массе через шесть лет оно составило 0,155; 0,164 и 0,139 % со-ответсгвенно, т.е. увеличение произояяо только па первом варианте при исходной существенной обедненности почв этим ' элементом. Аналогичная картина наблюдалась я по содержанию/Л-а запасы

увеличились по всем вариантам опита почти пропорционально исходному содержании. За первие три года освоения в метровом, и, особенно, в пахотном слое нлблидается некоторое накопление гумуса (табл. 3).

В процессе более длительного использования отих пота, эффект внесения навоза на 5-6 год на вариантах опыта о лучшими фильтрациошшмг сгойствзми и более легким механическим составом сводится к нуля, з но I варианте, с более тяжелыми почвами -сохраняется несколько дольше.

Определение содержания подвижных форм питательных элементов (1988) показали преимущественно низкус обеспеченность почв азотом и фосфором. Содержание подвижного фосфора по отдельном горизонтам составило 10,0...15,2 уг/нг почвы,Л-AiOj и - V4> варьировало в пределах 3.12...4,0 и 26,4...57,0 мг/кг почвы. Ссдоргянла обменного калия г»- ¿сризонте 0...50 см находилось в /нтермле 58

Таблица 3

Динамика содержания гумуса и питательных элементов в'почвах ОПУ (среднее в слое 0,..50 см)

Вариант! Гумус, % ! Общее содер?энпе' питательных элементов, J s с массе

гашта ~~~ ; :

, ! Р^О, ! У-л/на ! К^О_

51985 !IS88!IS9I ! 1985 ! 1938 ! 1991 • ! 1985 ! 1988 ! I991 ! 2985 ! 7938! 1991

I 0,25 0,78 С,50 0,0-13 0Д2Г С, 155 0,009 0,038 0,118 0,37 0,80 1,30

Л 0,35 0,65 0,45 0,199 0,118 0,164 0,111 0,101 0,173 0,785 0,929 3,145

Ш 0,41 0,68 0,26 0,165 0,059 0,139 0,119 0,141 0.121 0,748 0,629 2,158

- и -

(вор. I) до 150...251 мг/кг почв, что в основном соответствует низкой степени обеспеченности (по классификации ЩНЛО). В процессе освоения содержание питательных элементов сглаживается по вариантам опыта, т.е. существенно не зависит от степени сложности.

Результаты фенологических наблюдений показывают, что на почвах, относящихся к категории "слоите", отмечен сравнительно медленный темп и сроки появления всходов (позже нэ 2-3 дня). На почвах, классифицирующихся "средней сложности" на 15 моя появилось 80,3...90,3 % всходов, а на почвах, относящихся к "сложным", появилось всего 39,7...77,6 %, что ю 1,2...2,0 раза меньше, чек на остальных категориях почв. Различия в темпах появления всходов хлопчатника обусловлены степенью засоления почв. Установлено, что всхожесть семян обратно пропорциональна содержанию токсичных, солей в почве (Рис.2 ) и описывается уравнением:

у - .

где: у - всхожесть семян хлопчатника, %ш,

- почвенное засоление, выраженное в сумме токсичных содей, /». Наблюдения показал;!, что рэстонм, произрастающие на почвах со "сложными" условиями, 1:;.!Ойт ощутимое отставание в высоте растений и в наборе плодоэлементов. К концу вегетации па-бор коробочек в варианте со "слотам/и" и "средай сложности" почвами составил зеего 50,7 и 53,5 % от варианта "косло-шие". Увеличение набора плодоэлементов при переходе от "сложгшх" к,

"несложным" почвам, сопровождалось увеличением массы коробо-и

чек г состнвло: от '1,8...5,0 г - на I варианте, до 5,1... ...5,4 г, и 5,2.ГЯ),5 г.. соответственно для П я ва-

риантов о;:ыта. По технологически;/ спойстеом эслокио I вормн-

tútí

ы

V »1

° o,i 0.a u.ï оъ O.ï q« o.a w

Рис.2 Зависимость вехохестп семян ~ xnomiaTinsKa (сорт Ан-йаяут) от засоления'почи (по данши полевого опыта)

i s

--j. ь-S S 1ч к >. "> " " »• >» "

____К »_.»•• «s/A

ГЙс.З Кмщ'ентрадия кальция в почвенном растворе ' npt- :эьли*гких заоолоши к влагшооти почв« (рви'штако на основе даише состева водных вытякс;;:)

- 1 о -

та соответствовало - второму, о П и _ первому сорту. За годи исследований за счет рассоления и окультуривания почв урожайность хлопчатника на ОПУ существенно возросла (табл. 4).

Таблица 4

Вариант опыта ! Г ~1984 Г 1987~ Т ___Гщш. 1988 ! "1989 *" Т ~1990 ~ "1991

I - 8,3 10,7 п,а 13,5 16,2

П - 19,2 19,5 19,9 20,0 21,3

11! - 30,9 31,2 33,1 32,9 33,7

Среднее

за год 4,7 19,5 20,4 21,6 22,1 23,7

В четг.етуго^ главе приводятся теоретические предпосылки к обоснованию расчета солевого режима гипсоносных печи.

Выбор и обоснование оптимального способя оихленич 1 иппочоп-н(;х почв методом ко полирования. Для расчета были заданы следующие параметры почвогрунта в двух вариантах (табл. 5).

Таблица 5

Параметры к моделированию фильтрационных схем

Варианты ! Л к ¡тологнчеоное строение '.Толща, ! м ! № !к/пут

I Горизонт А): средний -суглинок 0,4 0,18

Горизонт Б): средний суглинок + 20 % гипса 0,6 0,065

Горггонт С): средний суглинок 19 0,18 0,08

П Горизонт А): тяжелый суглинок 0,4 0,065

Горизонт Б): суглинок + 10 % гипса 0,6 0,026

Горизонт С): тяжелый суглинок. 19 0,065 0,05

В обоих вариантах расчета водоупор принят на глубине 20м-Для каждого варианта были заданы следующие способы рыхления:

1. Естественный грунт без рыхления (контроль).

2. НолосоЕов рыхление параллельно дрене.

3. Полосовое рыхление перпендикулярно к дрене.

4. Перекрестное рыхление.

5. Сплошное рыхление.

Расчеты выполнены для рыхления объемным рыхлителем РГ-1,2 с габаритами:

1. Ширина захвате по верку - 2,3 м

2. Ширина захвата по низу - 0,4 м

3. Глубина рыхления - 1,2 N.

По результатам моделирования установлено, что дпя первого варианта литодогвчесного строения почвогрунтов при рыхлении по разной технологии, удельные расходы дрен составляют на: "

1. Нерыхленном грунте - 11,5 л/с на I км

2. Полосовом рыхлении параллельно дрене - 12,4 л/с на I км

3. Полосовом рыхлении перпендикулярно дрено - 12,45 л/с на I км

4. Перекрестном рыхлении - 12,92 л/с на I км.

Сопоставление гидродинамических сеток движения воды к дрене показывает, что на варианте без рыхления и при рыхлении боз полного захвата гипсового прослоя, последний (или его нерозрнх-ленная часть) выполняют роль слабопронпцаемого экрана дпя движения промывных вод (Рис. 4-7). При этом■совершенно четко наблюдается обтекание промывных вод той частя гипсового слоя, которая но была ехпачена рыхлением.

АпгсАлцня И ТИ.'бОЛ расчетного г.'ртр^П определения ХНУЕЧЛПКО-ГР Г.ОРТ^РО почтенных к?стпог-пв по дянннм пнзлизов водных вытякек.

I

Существующие классификация зесолсиных почв основаны на оп- ■ токсичгшх солей в почленном растворе (И.Г.М;:нашлиэ, 11'71.), отдельных токспч;шх гоног г. суммы токсичных солей в годной гутямс (В.Л.Егоров, П.Г.Мпнг.'ииип, 197Г>). Опубликоьошше

Рис.4 Сетка движения при "полосовом" рыхления параллельно дрене

Рис.5 Сетка движения без рыхления

- Ib -

Рис.6 Отго дшияния при сплошном рихлакпк па глубину 1,2 к

- 19 -

результаты многочисленных исследований химического состава засоленных почв свидетельствуют, что определение солей в почве общепринятыми методами, по данном анализа водной вытяжки, не полностью отражают реальную картину распределения ионов в твердой, жидкой и поглощенной ¿[азе. Фактически анализ водной вытяжки показывает ту часть солсй, которая растворяется в 500 мл воды из 100 г почвы, при соотношении вода:почва 5:1. Однако в реальных условиях, концентрация, и химический состав почвенного раствора зависят от влажности я интенсивности обменных реакций с почтзенно-поглодающш комплексом, т.е. в среде создаются со-вериенно не соответствующие водной вытяжке соотношения и концентрации ионов.

Почвенный раствор (ПР) - ото неидеальный гетерогенный вод-, иый раствор полиэлектролитов, находящийся в равновесии в твердой, поглощенной фазой и почвенным воздухом. Б условиях засоления концентрацию в химический состав ПР важно знать о точки зрения опасности их воздействия на растения, т.к. увеличение концентрации ПР увеличивает осмотическое давление, а неблагоприятный химический состав оказывает токсический эффект, В связи с этим возникает необходимость для конкретных условий:

а) дифференцированно, с учетом генезиса почв, изучать в учитывать влияние ПР на процессы осмоса в урокай сельхозкультур;

б) выявить степень влияния химического состава ПР па величину осмотического давления.

о

' Исследования многочисленных авторов показывают.существование взаимосвязи засоление - осмотическое давление - влажность, почвы. При этом отмечено несоответствие меяду реальным ПР я данными анализа водной вытяжки. Сдааио получение ПР в полевых условиях чрезвычайно затруднено, а извлечение его из почвы при-.

водит к нарушению равновесия между жидкой фазой и атмосферным воздухом (состав почвенного воздуха существенно отличается от атмосферного), что вводит искажение в результаты. При широком применении анализов водной еытяжкй целесообразно информацию о составе ПР получать на основе расчетных методов, основанных на теории движения растворов и являющимися менее трудоемкими, при достаточной степени точности.

Под ионо-солевым комплексом понимаются различные формы солей, находящиеся в почве в трех фазах - жидкой (ПР), твердой к сорбированной. Математическое описание зависимостей мекду содержанием обмениваемых ионов в твердой фазе почв и растворе в последнее время уделено большое витание в работах: В.А.Бзронэ, Н.И.Токарева (1973) ^^0^(1979); Я.Л.Пачепского, А.А.Понизовского (1981); А.А.Кавелина, А.Н.Николаенко (1981); Горрисонэ, Спозито (1984); Е.И.Зеличенко, Э.А.Соколенко (1984; 1986; 1988; 1990) и т.д. В работе для расчета ионо-со-левого комплекса использована методика и программа у й к , разработанная Э.А.Соколенко, Е.И.Зеличенко (Казахский НИИ почвоведения, 1991). Согласно заложенной теоретической предпосылки равновесная система выполнена исходя из при;щипа минимизации свободной энергии Гиббса (в- )

О- -- .г (I)

где: ^ - химический потенциал «■ го компонента; п„ - число молей «■ -го компонента; л.' - общее %исло компонентов в системе.

Для решения системы уравнений, материального балансы и , уравнения сохранения заряда, введены следушие данные: состав родлой вытягай, сумма поглощенных оснований . . с«.) .Кон-птппта обмена для исследуемых почв определена по сопряяегаым ялнтя' Ь.А.Молэдлог.а (Г.С2) и гприг, для л-Ц - Сп -0, Т>;л'14■ м,з ^.•

- 21 -

Чтобы исключить из системы расчета элементы сильно реагирующие на изменение внешней среды, согласно рекомендации авторов, в программу введена величина Pqq = 0,003 атм (порциаль-ное давление углекислого газа). При расчетах на ЭВМ использованы результаты анализа водной вытякки почвенных образцов,отобранных на ОПУ за период с 1985 по 1991 гг. Для определенного состава водной вытяжки, PCq = 0,003 атм, и емкости обмена задавались Еламюстью 100, 75, 50, 20, 15 % к массе почвы (на рлсунках обозначено 1,2,3,4 и 5). В результате расчетов получено распределение ионов, находящихся в водной вытяжке по трем фазам: жидкая (почвенный раствор); твердая (осадок); состав адсорбированных ионов.

Главным фактором, определяющим содержание Со. в водной ны-тяжке, является растворимость кальцийсодержащнх солей или гипса, находящихся в прямой зависимости, от степени засоления и увлазшения почвы (рис. 3 ). При анализе водной вытякки в 500 мл воды мокет раствориться не более I грамма гипса. На растворимость гипса существенное влияние оказывает присутствие хлоридов (/Jetс£(м^сульфатов (^Q-P'fl-./^so.), так, если первые повышают растворимость, то вторые существенно снижают растворимость гипса.

Влияние засоления и влажности йа концентраций других ионов в почленном растворе представлено на рис. 8,9: в сопоставлении по двум расчетным методам'JS^n Н.Г.Минашяной. Из рисунков видно, что для ионовл'«. ц Мд упрощенный расчет,, не учитывающий обменные реакции, показывает завышенное содержание этих ионов в ПР, а для иона хлора расхождений по двум способам расчета - нет. Следовательно, метод lJS К для прогноза содержания сорбируемых ионов л/л .Mj.Co-b ПР являетол достаточно надежным.

'■'■ ...с. «w ¿.i;..'-.i....^r.-11-i...,-—--Г-;.-.:

,.-«...,.,. »..„к/...

.... г." , .i i _.,. i

» * * ц* •■ « >. « I, » .. „ I. г •• . - О : ! »■ <• • , -

l'BC.ti и-:сянвз мепгкк звсслрнкя j."ny.::ou7;r почт на

HO!:::r.HT¡-.-i::¡4) ::СНСЕ ««>•' . Fnwrnuc onr^rrvcoTi;: - по пгргряп'С«s* но mot-.i^v Т!.Г,!.!!*и*»ся—

«Зео (7оа Ь & л б* Ь

iS« iu<e ín"""

Рио. 9 Расчетные зависимости содержания ионов

в почвенном растворе при разной отзпени

засоленности и увлажнении пота.

Влажность: I - IDO %{')•, 2 - 75 % («);

S - 50 % (•*)í 4 - 20 % («5; 5 - 16 % (•)

- 24 -

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И ПРЕКЛОНЕНИЯ

1. 3 контуре распространения сероземно-луговых засоленных гипсоносшх почв Голодной степи освойгельнзя промывка нормой 5000 м3/га на фоне рыхления с внесением навоза обеопечивоет эффективное опреснение почв при переходе их от очень сильной до средней степени засоления (от 0,138...О,178 до 0,06...0,082 %

к массе хлор-иона).

2. Промывка и сельскохозяйственное освоение сопровождается изменением морфологических признаков и перераспределением гипса в зависимости от сложения профиля, механического состава почвы я глубины залегания уровня грунтовых вод.

3. В зависимости.от содержания гипса и глубины расположения гипсового горизонта продуктивность почв снижается. Потсуи урожая составляют: - II % (при равномерном распределении гипса, при содержании его 25...30 % v массе); 44 % - при максимальна! скоплении гипса (30.,.38 % к массе) в горизонте 100...125 см; и 80 %

- при содержании более 50 % гипса в горизонте 50...100 см.

4. При рассолении сильнозасоленных гипсированных почв происходит снижение емкости обмена (за счет коагуляции почвенных коллоидов) и изменение качественного состава погловдвдего комплекса, выражающееся в замещении натрия, и, менее интенсивно, магния - кальцием.

5. Из освоенных сороземно-лугових гипсированных почвах ос-исешпл: ликитирувдкми факторами формирования урожая является ге-нозйс, гл;епе;гъ гг.дсяровзнкости, плотность слохйиия к механячос-клй состав почрогрунтса коркеобптпс:,'сй толщи. Влияние зосоленля носит подчиисшшй характер в зависит от водопроницаемости почв, J которая определяет степень снижения концентрации почвенного раст-иогп полейзув. Генетическая обедпешюсть этих почв пптатслыцр/й &»омснтп:.м сстатется стабильной и в определенной степени компен-стгу'-'7~;= г', г'«!т гнеогмкх органйчеегкх а микпрапни« удобрен;:;!.

- 25 -

6. Для достижения равномерного рассоления почвогрунтов при промывке положзние полос рождения на гипсоносшх труднопронидае-мих засоленных почвах, необходимо ежегодно сдвигать на 0,5... ...0,7 м. При этом через три года будет обеспечено полное дробление гипсового горизонта. При перекрестном рыхлении ето::1 аффект, при такой ГлО сдяпякс, будет достигнут за 2 года.

■ 7. Результаты расчетов концентрации почвенного раствори по данным водных вытяжек необходимо учитывать при прогнозировании мелиоративного состояния иочв, корректировке режима орошения и прокывки гипсоносшх пота при их сельхоз. освоении.

8. Для прогнозз концентрации отдельных ионов в почвенном растворе засоленных гнпсоноаных почв, при различном их увлажнении, целесообразно использовать программу , разработавшую в казахском НИИ почвоведения, учитывают'» обменные и физико-

химические процессы в почЕОгрунтах.

,)

ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ СЛЕДУЮЩИЕ ОСНОВНЫЕ РАБОТЫ:

1. Некоторые особенности освоения трудкшелиорируемых земель. В об.: "Эффективность использования мелиорируемых земель" НПФ АН СССР, Пущяно, Москва, IS88 (в соавторстве)

2. Исследование эффективности 'глубокого рыхления при промывке сильнозасоленных гипсированных грунтов. Веб.: "Совершенствована' водосберегащей технологии и прогрессивной техники полива на орошаемых землях Средней Азии". Ташкент, 1989 (в соавторстве)

3. Некоторые принципа освоения гипооносных почв Голодней степи. В сб.: "Проблема повышения плодородия почв в условиях интенсивного земледелия". Ташецт, 1990 (в соавторстве)

а

- 20 -

• 4. К проблеме освоения трудномслиорируемых земель. В сб.: "Вопросы рационального использования водных ресурсов". Джамбул, 1990 (в соавторстве)

5. Изменения в составе поглощенных оснований при освоении сероземно-лугошх почв Голодной степи. В сб.: "Экологические аспекты использования и охраны почвенных ресурсов Молдавии". Кишинев, 1990 (в соавторстве)

6. Об изменении содержания и форы гипса в серозсмно-луго-вых почвах Голодной степи при орошении. В сб.:. "Экологические проблемы использования почвешшх ресурсов и повышения их производительной способности". Минск, 1991 (в соавторстве)

7. Изменения в содержании основных питательных элементов почв Юго-восточной части Голодной степи при освоении. В сб.: "Плодородие почв в интенсивном земледелии". Минск, 1991

(в соавторстве)

8. О влиянии засоления почв на урожай хлопчатника. В сб.: "Водохозяйственное строительство и экологические- проблемы. Тбилиси, 1991 (в соавторстве).

о

Kariinov Kha/nldriaair Khaitovich

" The investigation and forecast soils processes with stages system of the developffient of salinity of hypsoable soils South-East part of Golodriaya steppe".

The work were studied and gave the forecast soiie process with stoge'e systems of "development of sallinite hypsoable land of Golodnaya steppe.

The have considered results of loriE standing field and laboratory investigations of a changeability and a direction of soil processes in the hardly in.proveable soils for the stage's system of the development , deep cultivations , capital leaching.

Tho optimal scheme of deep cultivation were theoretical.' a estimated , that provide a basis for desalinization of soils in durlnfj a leaching.

An analysis was made the forecast of the guality of the chemical composition of the soil water for difference tyi>es of ealirvization.

КАШиИ ХЛм/^АЗИР ХАИХиБИЧ аИРоЛЧ?.11ЫИГ ^1Уйш-1дАИу1Й ^'лЛИДАГИ КУЧМ

ллнгли гш^ш тунрокшш Уаллытш^ я ¿¿ж

&ГАР2&ЬШ- М'АНша ЬА БАЫиРЛ'Х

1'шыий ш Лирзачулн.шг купли ыурлангин, гипсли тупр-лут-рини уоль-ЕТиржада Ту11ро 1; хусусилтларишшг узгариашш ургалшга багишлаиг&л.

Унда, уэлшатирши цийни булган еряарнн босцичли узлашти -рнада нъча: гунг берьи, чукур юмшатил, шуринн ыииы, сунгра пахта окишда тулриц хусусиягларикинг усгириыи ва Куиалиши, нуа ¡'ишак рале, ьа лаборатория шаринглирида уткаэилган та* -риба, куоаяшларниш* натижалари келтирилади.

¿¡рнкнг иуршш Тип и с «вилиаинп таъмиьлоьчи, гупроцни чУ'ОФ шаахиш сптиыал схвмаси назарий асослаб берклгин.

Турли аурланиа ва намлаииа даракаларяда туироц орит^лси -нинг кимёвкй таркибини бошорат ^идиа учуг, хиеоб йули танланиб ннб, токшириб курилди.